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Capity Magnonicsデバイスを使用して達成された非再局所光速度制御

誘電体共振器（黄色）の光子は、マイクロストリップ（灰色）を介してyig球（紫）のマグノンと相互作用します。この相互作用は、マイクロ波パルスの「信号機」として機能します。片方の方向に（緑）速度を上げ、磁場で制御可能で制御可能な他の方向に速度（赤）になります。クレジット：Yao et al。 オブジェクトを通過する光が移動する速度の信頼できる操作は、高速通信システムや量子情報処理デバイスなど、さまざまな高度な技術の開発に貴重な意味を持つ可能性があります。いわゆる電磁気的に誘導された透明性（EIT）効果を活用する技術など、光の速度を操作するための従来の方法は、培地内の量子干渉効果を利用することで作業します。 それらの利点にもかかわらず、これらの手法は、グループ速度の相互制御のみを可能にします（つまり、波のパケットのエンベロープが媒体を通過する速度）。つまり、デバイスを通過している間に移動する方向に関係なく、光ビームが同じように動作します。しかし、特に、信号が望ましい速度で望ましい方向に移動できるようにすることで利益を得ることができる高度なデバイスの開発のために、光速度の非相性制御は同様に価値があります。 カナダのマニトバ大学と中国のランツォー大学の研究者は最近、マイクロ波光子（つまり、マイクロ波光の量子の量子）を網羅するシステムであるキャビティマグノニクスデバイスを使用して、光の速度の非相性制御を実証しました（すなわち、材料の電子スピンの発振の量子）。 彼らが採用したマグノニクスベースの方法は、で公開された論文で概説されています 物理的なレビューレター、マイクロ波シグナル通信、神経形態コンピューティング、量子回路の進歩に貢献する可能性があります。 「2019年、私のグループは、ハイブリッドキャビティマグノニクスシステムで散逸結合を生成する新しい方法を実証しました」とマニトバ大学のダイナミックスピロニクスグループのヘッドであるCan-Ming HuはPhys.orgに語りました。 「私たちのテクニック 物理的なレビューレター、実質的な分離率と柔軟な制御性を備えた非再相性信号伝送を可能にします。」 以前の研究の一環として、Huと彼の同僚は、一方向でのみ移動する光の振幅（つまり、光波の電界または磁場の最大強度）を操作しようとしました。しかし、光はまた、その位相として知られる別の基本的な特性を持っています。これは、基本的に、特定の参照位置に対して光波がどのように「遠く」であるかです。 「位相操作には、さまざまなシステムで情報を運ぶパルスの速度を決定するため、幅広い意味合いもあります」とHu氏は述べています。 「この新しい研究の主な目的は、次の質問に対処することでした。自然は、双方向に同等の透過振幅を維持しながら、光の位相を非共同的に操作することを可能にします。 「Kramers-Kronig関係として知られる基本原則があり、それを禁止しているように見えますが、驚くべきことに、私たちの実験は、自然がここで私たちにとって非常に寛大であることを示しています。」 光の速度を遅くすることを目的とした試みの重要な目標は、伝送効率を損なうことなく光パルスの速度を大幅に変えることです。これは通常、ハイブリダイズされた共振システムにおける干渉効果を介して達成されます。これは、量子領域におけるEIT効果の古典的な類似体として知られています。 最新の科学、技術、スペースを発見してください 100,000人の加入者 毎日の洞察をPhys.orgに頼っている人。無料のニュースレターにサインアップし、問題が重要なブレークスルー、イノベーション、研究の最新情報を入手してください。毎日または毎週。 「私たちの作業では、誘電体共振器の光子モードと磁気Yttrium鉄ガーネット（Yig）球のマグノンモードを使用して、そのようなハイブリダイズシステムを構築します」と、Jiguang Yao、上級博士号は説明しました。学生と論文の最初の著者。 「従来の共振器を超えて、磁気材料は固有のキラリティを持っています。それは、適用された磁場によって決定される固定方向に差し入れを紡ぎます。このキラリティは、共通のマイクロストリップを介して導入された追加の消散結合によって可能になった非相性を誘導するように活用できます。 提案されたアプローチの可能性を実証するために、研究者は、2つの方向から開発した結合キャビティマグノニクスシステムにマイクロ波パルスを送りました。このパルスの速度を参照パスと比較すると、その方法により、ストライキの遅延と前進効果が可能になることがわかりました。 「光とマイクロ波パルスは、信号通信から神経型コンピューティングや量子信号処理に至るまで、さまざまな分野の情報のキャリアとして機能します」と、ジュニアPh.D.紙の学生と共著者。 「電磁波の非再焦点制御における以前の努力は、主に方向振幅操作に焦点を当てており、一方向のみの伝達を許可しています。その概念は、アイソレーターや循環器などの通信システムの重要なコンポーネントを支えています。 光速の非相性的な制御のためのチームの有望な新しい方法により、すぐにさまざまな最先端で想像を絶するテクノロジーの開発が可能になります。一方、Huと彼の研究グループは、それが生成する遅延と高度な効果を高めることを期待して、方法論をさらに改善するために取り組んでいます。 「私たちの仕事で実証された効果はエキサイティングですが、これまでのところ達成された時間の遅延/前進は比較的控えめなままです」とHuは付け加えました。 「この効果を強化することは、実用的なアプリケーションを有効にするために不可欠です。最初のステップとして、効果を高めるためにいくつかの新しい手法をデバイスに導入する予定です。長期的には、より広範なアプリケーションシナリオを探求する予定です。」 詳細： Jiguang Yao et al、キャビティマグノニクスを使用した光の速度の非相性制御、 物理的なレビューレター （2025）。 doi：10.1103/physrevlett.134.196904。 ©2025…
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